寬車體地鐵車輛總體設(shè)計

1、寬車體地鐵車輛總體設(shè)計班級：學(xué)號：姓名：郵箱：目錄第一章 緒論第二章 車型的選擇 2.1 選型原則 2.2 選型的條件及依據(jù) 2.3 現(xiàn)有地鐵車輛基本參數(shù) 2.4 編組方案的比較和選擇 2.5 進(jìn)行牽引計算并選定車型 2.5.1計算起動加速的和編組方式的關(guān)系 2.5.2計算牽引電機(jī)功率和編組方式的關(guān)系第三章 車型的基本尺寸 3.1車輛設(shè)計基本尺寸 3.2 主要參數(shù)校核第四章 平面斷面布置 4.1 車輛平面布置 4.2車輛斷面布置 4.3 設(shè)備布置第五章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計 5.1車體結(jié)構(gòu)形式 5.2車體結(jié)構(gòu)組成第六章 車輛部件選型與設(shè)計 6.1 轉(zhuǎn)向架選擇 6.2 車鉤和緩沖裝置的選擇 車鉤 緩沖器

2、 6.3 制動裝置選擇 制動系統(tǒng)設(shè)計原則 制動裝置的選擇 6.3.3 防滑器的控制 制動距離的校核第七章 車輛空調(diào)及電氣設(shè)備的設(shè)計 7.1牽引系統(tǒng)及其電氣設(shè)備 7.2輔助供電結(jié)構(gòu) 7.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.4 乘客信息系統(tǒng)第八章 車輛的主要技術(shù)參數(shù)鳴謝參考文獻(xiàn)第一章 緒論目前國內(nèi)大中型城市面臨的難以解決的問題是交通擁擠不堪和大氣污染。很多城市都把大量精力和資金投入到解決城市交通擁擠問題，研究解決交通擁擠問題的新措施。發(fā)展地鐵交通是解決城市交通擁擠的有效措施之一。目前地鐵的概念已由單純的城市地下交通擴(kuò)展成為包括地下、地面、高架在內(nèi)的各種城市軌道交通。通過國外一些城市的實(shí)踐已日益證明發(fā)展城市軌道交通是有

3、效地解決城市交通擁擠的重要措施之一。城市軌道交通的特點(diǎn)是清潔、舒適并提供巨大的載客能力，它越來越受到城市人民的歡迎。 第二章 車型的選擇2.1 選型原則(1)應(yīng)滿足系統(tǒng)的運(yùn)營要求,并充分考慮地鐵的運(yùn)營模式及管理模式。(2)應(yīng)結(jié)合我國基本國情,選取技術(shù)成熟、安全可靠的車輛,以減少維修工作量和運(yùn)營成本。(3)應(yīng)選擇造型美觀、乘坐舒適的車輛,以吸引更多的旅客。(4)應(yīng)選擇適應(yīng)地下、地面、高架等線路狀況及各種自然環(huán)境條件的車輛,并盡可能減少對周圍環(huán)境的影響。(5)應(yīng)立足于國產(chǎn)化,引進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備也應(yīng)具備向國產(chǎn)化過渡的可能性和可行性。(6)應(yīng)兼顧遠(yuǎn)期地鐵發(fā)展需要,以便統(tǒng)一考慮檢修設(shè)備。2.2 選型的條

4、件及依據(jù)1） 運(yùn)量要求修建地鐵的根本目的就是緩解大城市交通擁擠狀況,保證旅客能夠安全、快速地到達(dá)目的地,實(shí)現(xiàn)城市布局調(diào)整,帶動整個區(qū)域的發(fā)展。車輛選型及編組應(yīng)能滿足不同時期運(yùn)量的要求,還應(yīng)能滿足最小行車間隔1.5 min2 min的要求。2） 線路特點(diǎn)地鐵線路有地下、地面和高架3種形式。不同的城市有不同的線路形式,其線路長度、最大站間距、最小站間距、最大坡度、坡長、最小曲線半徑、平均旅行速度等不一樣,對車輛的結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)的要求也不一樣。地鐵車輛應(yīng)服從線路的靈活性,其結(jié)構(gòu)形式和性能參數(shù)應(yīng)能滿足本城市的線路特點(diǎn)。3） 自然環(huán)境我國幅員遼闊,各地的人文地理和自然環(huán)境各不相同,對車輛的影響和要求

5、也不同。地鐵車輛在城市內(nèi)運(yùn)行,對城市景觀和噪聲的影響也很大。因此,地鐵車輛應(yīng)滿足本城市的人文地理、氣候和自然環(huán)境條件,并應(yīng)采取措施,盡量減少對城市環(huán)境和景觀的影響。4） 工程投資車輛的寬度與長度的不同對車站長度、隧道斷面大小、車輛段檢修用房、占地面積等都有影響,必然引起土建工程量的變化,也影響工程投資的大小。在滿足客運(yùn)量的條件下,從盡可能降低工程投資角度出發(fā),應(yīng)優(yōu)先選擇窄車體、短編組的車輛。5） 車輛制造能力地鐵車輛的制造是技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。目前,我國地鐵車輛的制造水平仍舊比較落后。對于采用國際型(19 m×2.8 m×3.51 m)鋼車體、變阻控制的地鐵車輛,國內(nèi)的技術(shù)

6、基本成熟。但對于寬體型(22 m×3m×3.8 m)鋁合金車體、變頻變壓控制傳動的地鐵車輛,許多關(guān)鍵部件國內(nèi)基本上不具備生產(chǎn)能力,還需要與國外廠商合資制造或引進(jìn)。國產(chǎn)化率的高低直接影響車輛的價格及運(yùn)營維修費(fèi)用的高低,進(jìn)而影響整個地鐵工程的投資。因此,車輛選型應(yīng)考慮國內(nèi)廠家的車輛制造能力,盡可能選用國產(chǎn)化率高的車輛,不能一味追求技術(shù)上的先進(jìn)性。2.3 現(xiàn)有地鐵車輛的基本參數(shù)按照國際標(biāo)準(zhǔn)，城市軌道交通地鐵車輛類型可分為：A、B、C三種。三種車型的主要區(qū)分是車體寬度。A型車寬3米，B型車寬2.8米，C型車寬2.6米。這里指得是普通的側(cè)面垂直的列車，不是鼓型車。長度可以靠改變編組來

7、隨時變化，高度差別不大（因?yàn)槿说纳砀叨疾畈欢啵赃@些都不是車型的參考標(biāo)準(zhǔn)。只有寬度最重要，而且一旦成型就無法再改變，因此是區(qū)分車型的唯一標(biāo)準(zhǔn)。A型地鐵列車：長22.8米，寬3米，代表車型：上海地鐵1、2、3號線列車 B型地鐵列車：長19米，寬2.8米，代表車型：北京、天津地鐵寬體車 C型地鐵列車：長19米，寬2.6米，代表車型：上海地鐵5、6號線列車表1 各類車型的主要技術(shù)規(guī)格序號項(xiàng)目名稱A型車B型車C型車四軸車四軸車四軸車1車輛長度/m221918.92車輛寬度/m3.02.82.63車輛高度/m受流器車（有空調(diào)/無空調(diào)）3.8/3.6受電弓車（落弓高度）3.83.83.8024車廂內(nèi)凈

8、高/m2.05-2.152.05-2.152.105地板面高/m1.131.101.146車輛定距/m15.712.612.67固定軸距/m2.52.22.08輪徑（新輪）mm8408408409軸重/t16141410空車重量/t帶司機(jī)室的端車3633-36（視車體的材料不同）33無司機(jī)室的中間車383611定員人數(shù)（人，站立標(biāo)準(zhǔn)6人/m2）31023020024521812定員人數(shù)（人，站立標(biāo)準(zhǔn)5人/m2）26519817321218913最高運(yùn)行速度/km·h-110010010014動拖比2:11:1（2:1）1:12.4 編組方案比較和選擇編組方案其他城市情況：上海地鐵一號

9、線為六節(jié)編組 北京地鐵6、7、14號線由原先六節(jié)編組改為8節(jié)編組 廣州佛山地鐵4節(jié)編組 天津地鐵一號線采用6節(jié)編組參考國內(nèi)其他城市地鐵編組情況，結(jié)合長遠(yuǎn)的客流需求，個人認(rèn)為可采用4動2拖6節(jié)編組方案，即：-Tc*M*M=M*M*Tc-。其中：Tc為拖車（帶司機(jī)室）；M為動車；-為全自動車鉤；=為半自動車鉤；*為半永久車鉤。運(yùn)量計算：社會調(diào)查對于地鐵交通的客流量做了如下簡易調(diào)查：天津地鐵一號線：地鐵1號線開通運(yùn)營至今已有四年半的時間，在1號線剛剛開通運(yùn)營時，日均客流量只有三、四萬人，而去年，地鐵日均客流量已快速增至12萬人次，今年春節(jié)過后，地鐵客流再創(chuàng)新高，目前，日均客流量已達(dá)到14萬人次。“地

10、鐵1號線沿線的學(xué)校比較多，春節(jié)過后，2月中下旬開始，隨著中小學(xué)的陸續(xù)開學(xué)，地鐵客流明顯增加，加之地鐵固定的上班族客流以及新加入到地鐵族的乘客，因此，目前地鐵日均客流達(dá)到了14萬人次?！钡罔F運(yùn)營公司相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者。（摘自搜狐焦點(diǎn)新聞中心2011年03月12日08:56 ）北京五條鐵新線：市交通委相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，預(yù)計新線開通后，每天將迎來50.2萬人次。其中，大興線預(yù)計每天將迎客17萬人次，昌平線8.7萬人次，15號線首期9.9萬人次，亦莊線9.7萬人次，房山線4.9萬人次。據(jù)地鐵部門統(tǒng)計，截至昨日下午5點(diǎn)，京港地鐵負(fù)責(zé)運(yùn)營的地鐵大興線進(jìn)站客流約1.5萬人。北京地鐵運(yùn)營公司所轄4條新

11、線，進(jìn)站客流在2000人左右。昨日下午，共有3.5萬市民到新線體驗(yàn)乘車。（摘自新浪新聞中心2010年12月31日01:52  ）廣州佛山地鐵：昨日，記者從佛山地鐵公司獲悉最新消息，廣佛線開通首月（11月3日-30日）累計客運(yùn)量已超過335萬人次，日均客流量近12萬人次。其中，祖廟站為全線人氣最旺的大站，其日均客流量保守估計接近1.5萬人次，是第二大站的魁奇路或桂城站的2-3倍！（摘自網(wǎng)易新聞中心2010-12-03 00:08:00）重慶軌道交通流量調(diào)查：重慶軌道交通建設(shè)力度僅次于北京、上海、廣州，10年后將承擔(dān)我市四成公共客運(yùn)量。重慶軌道交通二號線一期工程（較場口動物園）

12、，2005年開通運(yùn)營。軌道交通二號線較場口至新山村全線19公里，開通至今，單日最高客流量達(dá)24萬人次，日均客流量達(dá)13萬人次，已安全運(yùn)送乘客2億人次，客運(yùn)強(qiáng)度居世界單軌第一。（摘自中國日報評論頻道2011-02-23 08:28:30）日客運(yùn)量 帶司機(jī)室拖車和動車均定員220人（粗），結(jié)合目前技術(shù)及其它城市情況，暫定發(fā)車間隔為3分鐘，則每小時發(fā)車20對，共40輛，結(jié)合各城市情況若去全天營業(yè)時間為17個小時，則全天可運(yùn)人數(shù)為： 220×6×40×17=897600人完全能夠滿足客運(yùn)需求。高峰客運(yùn)量 結(jié)合其他城市及重慶2號線輕軌目前客運(yùn)情況，初步估計新線日客運(yùn)量暫定為

13、120000人次，由于早高峰6:408:10是全天運(yùn)量最密時段，結(jié)合國內(nèi)其他城市與重慶市情況，可取早高峰運(yùn)量占全天運(yùn)量60%計算。則早高峰運(yùn)量為 （120000×60%）/1.5=48000人/h車輛定員為220人每車，則每小時運(yùn)量為 220×6×40=52800人/h能夠滿足高峰期運(yùn)量需求。2.5 進(jìn)行牽引計算并選定車型2.5.1 計算起動加速的和編組方式的關(guān)系由圖1可知，在電機(jī)功率足夠大的情況下，車輛起動的加速度的大小由起動牽引力（即限制黏著牽引力）、運(yùn)行阻力和車輛重量決定：= = 式中： 車輛的限制黏著牽引力，KN; 編組中動車的重量， KN； 起動過程中最

14、大速度時對應(yīng)的黏著系數(shù)。對于直流電動機(jī)， 取為0.16-0.17 ；對于 交 流電動機(jī)，取為 0.17-0.18； 車輛的運(yùn)行阻力 ，一般取F起 的20%-25%，KN； 車輛的總重量， t ； 轉(zhuǎn)動慣量，為車輛重量的10%，t。車輛運(yùn)行的總阻力為：坡道阻力：設(shè)計時坡道值取0，則單位基本阻力： 電機(jī)在啟動過程中，將速度為V=36KM/h帶入上式中可以得到N/KN起動附加阻力：m其中k=1.4，A型車的軸重取16t，可以得到1.7N/KN六輛編組的A型車，定員是6人/m2,超載時是9人/m2按超載時計算，則G=325.2t。對A型車動拖比為2:1時：a起=0.975m/s2達(dá)到了的要求，所以可以

15、選用2：1的A型地鐵車輛。2.5.2 計算牽引電機(jī)功率和編組方式的關(guān)系牽引電機(jī)功率與車輛起動加速度、最大運(yùn)行速度、車輛編組方式及車輛的重量相關(guān)。經(jīng)計算分析，影響牽引電機(jī)功率的決定性因素為車輛在滿載情況下9人/m2 ,加速到最大速度的的加速性能：式中：牽引電機(jī)的功率，KW; 編組中動車車輛的功率，KW; 車輛的總重量，t； 車輛從0加速到的平均加速度，m/s2上式中P0=325.2t，2動1拖得情況下，動軸數(shù)為16，代入上式得：P電機(jī)=225.8kw考慮到上坡時在保證起動加速度的要有更大的功耗以及其他的情況發(fā)生，所以選擇電機(jī)的功率為250KW。第三章 車型的基本尺寸3.1 車輛設(shè)計的基本尺寸受流

16、供電方式： 集中供電，第三軌受電供電電壓（額定）/V： DC 1500軌壓變化范圍/V DC ： 15001800車輛主要尺寸Tc 車長度/mm ： 24400M車長度/mm ： 22800列車長度/mm 140000列車最大寬度/mm 3 000車輛高度/mm 3 800地板面高度（新輪、空載、空氣彈簧充氣）/mm 1130轉(zhuǎn)向架中心距/mm 15700車鉤高度/mm 720門開度/mm 1400門開啟時高度（門檻頂面以上高度）/mm 1860列車同側(cè)相鄰客室車門中心距/mm 4560各種工況下的載客量如下表2：工況單節(jié)車乘客數(shù)量/人整列車乘客數(shù)量/人TcM空載000滿座4242252定員載

17、荷（6人/）2202201320超員載荷（9人/）3093091854各種工況下質(zhì)量如下表3：工況車輛質(zhì)量/t列車質(zhì)量/tTcM空載3336210滿座34.8337.83220.98定員載荷46.4249.42290.52超員載荷52.255.2325.2其中乘客質(zhì)量按照61 kg 計算，在超員載荷工況下，整車質(zhì)量控制在55.2t，軸重控制在13.05t，滿足軸重14 t 的要求。3.2 主要參數(shù)的校核 車輛定距校核 車輛在曲線上的靜偏移量：無轉(zhuǎn)向架二軸車車輛在曲線上靜偏移量的計算規(guī)定按圖2所示進(jìn)行計算校核：圖2車端偏移量車輛中部偏移量 圖車輛長度；車輛定距；曲率半徑為了充分利用限界，希望車輛

18、的 令 簡化得 將=22800，15700帶入上式L/l=1.4符合設(shè)計要求。計算車輛最大的偏移量時取車輛通過最小曲率半徑1000而對于有轉(zhuǎn)向架的車輛，轉(zhuǎn)向架本身就是一個小的二軸車，轉(zhuǎn)向架心盤處也要向曲線內(nèi)側(cè)偏移如圖3，設(shè)轉(zhuǎn)向架的固定軸距為，則中部偏移量為： 圖3由于遠(yuǎn)大于且遠(yuǎn)大于，略去一些角度引起的偏差，可得四軸車車體中央偏移量為： 四軸車車體端部偏移量為： 為轉(zhuǎn)向架固定軸距，本次設(shè)計參考值為2500，帶入上列兩式得=31.59mm =33.39mm算出的偏移量基本相等，滿足設(shè)計的要求，因此車輛的定距是能夠滿足車輛設(shè)計要求的，能夠在路上正常運(yùn)行。3.2.2 車輛限界校核隧道內(nèi)直線地段接觸軌上

19、部受流車輛輪廓線、車輛限界、設(shè)備限界與坐標(biāo)值見圖4和表4到6圖4 隧道內(nèi)直線地段車輛輪廓線、車輛限界、設(shè)備限界圖表4車輛輪廓線坐標(biāo)值（mm）注：表中010點(diǎn)是車體上的控制點(diǎn)；第11點(diǎn)是車軸上軸箱的控制點(diǎn)；第1215點(diǎn)是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上受流器的控制點(diǎn)；第1618點(diǎn)是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上的控制點(diǎn)；第19、20點(diǎn)是構(gòu)架上的電感應(yīng)器控制點(diǎn)；第21、22點(diǎn)為車輪踏面上的控制點(diǎn)；第23、24點(diǎn)為輪緣上的控制點(diǎn)；第25、26點(diǎn)為連接在車軸上的齒輪箱最低點(diǎn)；第2730點(diǎn)為信號燈預(yù)留位置。表5 車輛限界坐標(biāo)值（隧道內(nèi)直線）（mm）表6設(shè)備限界坐標(biāo)值（隧道內(nèi)直線）（mm）由以上要求我們可知，所選車輛的尺寸滿足車輛限界的要求。

20、第四章 平面斷面布置4.1 車輛平面布置在地鐵車輛上，為了保證足夠的運(yùn)輸能力，設(shè)置的座椅的數(shù)目比較少，乘客乘車主要是站著的，所以在車輛內(nèi)設(shè)置了很多的扶手鋼管和拉手，供乘客使用。并且由于地鐵是短途運(yùn)輸，所以在車上沒有開水、廁所等設(shè)施配備，布局較為簡單。由于采用的是四動兩拖的設(shè)計，所以中間的兩個動車時不帶司機(jī)室的，只有乘客的乘車空間。在單節(jié)車體上設(shè)置8個門，每邊四扇，以便乘客方便的上下車。為了增加乘客運(yùn)載能力，在車上只設(shè)有少量的座椅，并且是縱向分布，以節(jié)省空間在兩端只有半邊椅子，平均是每節(jié)車廂八排座椅，坐席為46，總共可載乘客數(shù)位245人（每平米6人），當(dāng)超載時，按最大承載能力算，可以承載的乘客數(shù)

21、是345人（每平米9人）。如圖5所示圖5 車體平面布置圖4.2 車輛斷面布置從斷面看，車內(nèi)上部布置有風(fēng)扇，下端有風(fēng)機(jī)，上形成貫通的風(fēng)道，實(shí)現(xiàn)車內(nèi)空氣的順利流通交換。車體內(nèi)部設(shè)置有很多的橫向或者垂向的中空管，以便站立的乘客能夠手扶這些中空管穩(wěn)定的站立。在縱向，車內(nèi)也安裝了中空管，在其上安裝了抓手，供乘客使用。在車門邊上設(shè)立扶手，保證上下車時乘客的安全性。按照人體生理學(xué)來設(shè)置座椅的高度及輪廓，保證乘客乘坐的舒適性。圖6車體斷面布置圖4.3 設(shè)備布置該型地鐵列車大量采用模塊化設(shè)計，各功能系統(tǒng)均有較高的集成度，設(shè)備布置簡潔明了。每輛車車頂布置2臺單元式空調(diào)機(jī)組。在車輛客室兩端設(shè)置一定的電氣屏柜，主要是

22、：Tc 車2 位端設(shè)置空調(diào)控制柜；M車1位端設(shè)置空調(diào)控制柜和繼電器柜；此外，司機(jī)室后端設(shè)信號柜和繼電器柜。底架設(shè)備布置以便于維護(hù)、平衡軸重及利于管線布置為原則，將車輛重心盡量靠近縱橫中心線，實(shí)現(xiàn)軸重均勻分配。底架設(shè)備的分配情況詳見下表7。系統(tǒng)/設(shè)備Tc車M車牽引逆變箱-1制動電阻箱-1高壓箱-1輔助逆變箱11蓄電池組1-低壓箱11空氣壓縮機(jī)組-1制動控制單元22制動模塊11第五章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 車體結(jié)構(gòu)形式 車輛采用自主化設(shè)計的適應(yīng)內(nèi)藏門的鋁合金全焊接A 型地鐵車體，運(yùn)用了模塊化、輕量化設(shè)計理念，采用鋁合金大型中空擠壓型材、底架無中梁整體承載全焊接結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度、剛度、模態(tài)、防碰撞等性能滿

23、足EN 12663 標(biāo)準(zhǔn)要求。車體主要由底架、側(cè)墻、端墻、頂蓋和司機(jī)室等部分組成，承受垂直、縱向、扭轉(zhuǎn)等載荷，傳遞牽引力并具有隔音、減振及保暖等功能。其使用壽命為30 年，在正常運(yùn)行條件下，不會出現(xiàn)任何疲勞或永久性變形。 在Tc 車底架的司機(jī)室端，左右各配備有1 個防爬器，防止在發(fā)生嚴(yán)重撞車事故時出現(xiàn)爬車和吸收能量，降低客室區(qū)域的受力等級和乘客受傷的風(fēng)險。車體天花板表面沿車輛中心線距地板面的標(biāo)稱高度為2 100mm，乘客站立區(qū)的最小高度為1 860mm。每輛車上配備了8個雙釉光深色車窗，采用鋼化安全車窗玻璃。配備縱向排列長座椅，并另外設(shè)置了殘疾人專區(qū)。配備了足夠數(shù)量的立柱扶手桿，使得站立在車廂

24、內(nèi)的乘客均能達(dá)到扶手位置。側(cè)墻、天花板面板均為鋁金屬材料。采用了易于維護(hù)并具有防火、抗毒性能的橡膠地板。車門出入口處，采用了抗磨損門檻。車體側(cè)墻與底板的鋁型材間的絕緣采用抗高溫的礦棉，以獲得一定的防火安全性能。列車配有4套完整的貫通道，每套貫通道的一半安裝在相鄰的兩節(jié)車端部，并由相應(yīng)的車鉤支撐部分重量。完整的風(fēng)擋由2 個連掛的單體風(fēng)擋組成。貫通道滿足DIN5510 的防火要求，使用期限達(dá)1015 年。 每輛車每側(cè)設(shè)置5扇電動內(nèi)藏門，同側(cè)的所有門均同時打開或關(guān)閉。每套車門的開、關(guān)均具有自動障礙物檢測功能。每套門都在門正上方靠右的側(cè)頂板上配備了1套緊急出口裝置。5.2 車體結(jié)構(gòu)組成純鋁合金車體方案

25、 車輛設(shè)5個門,4個窗。由于側(cè)墻門窗較多并且開口較大,側(cè)墻采用大型開口彎曲型材對焊的結(jié)構(gòu)。 門與窗、窗與窗之間及門口周圍采用大型開口彎曲型材。門口及窗口采取補(bǔ)強(qiáng)措施。采用此種形式可以避免板、梁焊接結(jié)構(gòu)引起的墻板變形。此種結(jié)構(gòu)是為了提供車體剛度。 端墻完全采用板、梁焊接結(jié)構(gòu),四角立柱及端頂彎梁采用彎曲型材,端頂橫梁采用矩形鋁合金型材,外端板選厚5 mm的鋁合金板,并考慮大小風(fēng)擋結(jié)構(gòu)的需要。底架擬分邊梁一種、中間3種,共4種寬幅擠壓型材。緩沖梁規(guī)格一種兩塊。 底架各梁應(yīng)設(shè)置座椅安裝滑槽,側(cè)門滑槽及底架吊掛滑槽?；蹫門型。底架與轉(zhuǎn)向架的連接件、車鉤安裝座使用鋁合金鍛件。鍛件與底架型材開坡口焊接。車

26、頂邊梁擬采用大型擠壓型材,中間部分采用3種開口鋁合金寬幅擠壓型材,上邊梁車頂與側(cè)墻共用,并考慮邊梁自帶雨檐。組焊時,邊梁帶在側(cè)墻上,并有矩形橫梁將兩邊梁連接,保證車頂有足夠的剛度。車頂開口型材在總裝時,組焊即可。 根據(jù)以上所列型材的材質(zhì)及規(guī)格,還要對地鐵車體結(jié)構(gòu)的載荷及評定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。就鋁型材而言,只要長度不超過18m,國內(nèi)供應(yīng)已不成問題且國家計委已就26.5 m長型材生產(chǎn)線的改造立了項(xiàng)。所以,現(xiàn)在做好長大型材準(zhǔn)備工作,還是有必要的。第三章 車輛部件選型與設(shè)計6.1 轉(zhuǎn)向架選擇 該型轉(zhuǎn)向架分為動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架。裝在同一節(jié)動車上的兩個動力轉(zhuǎn)向架因電機(jī)測速傳感器、輪緣潤滑裝置、電纜線號不一

27、樣而略有區(qū)別； 裝在同一節(jié)拖車上的兩個拖車 轉(zhuǎn)向架除電氣裝置的線號有所區(qū)別外，其余結(jié)構(gòu)完全相同。該型轉(zhuǎn)向架主要由構(gòu)架、驅(qū)動單元（動力轉(zhuǎn)向架）、輪對、軸箱、中心牽引裝置、一系懸掛、二系懸掛、垂向減振器安裝、轉(zhuǎn)向架空氣管路、基礎(chǔ)制動裝置、抗側(cè)滾扭力桿裝置、轉(zhuǎn)向架電器裝置、天線等部件構(gòu)成。動車轉(zhuǎn)向架和拖車轉(zhuǎn)向架的構(gòu)架、車輪、軸箱（不含端蓋）、一系懸掛、二系懸掛、中心牽引裝置、抗側(cè)滾扭桿裝置等部件均能互換。圖7 ZMA120型動車轉(zhuǎn)向架總圖圖8 ZMA120型動車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)圖 ZMA120型動車轉(zhuǎn)向架如圖6-1、圖6-2所示。其主要性能特點(diǎn)如下： 1） 能保障車輛有優(yōu)異的舒適性能 （2.5） ； 2）

28、 轉(zhuǎn)向架質(zhì)量輕,動車轉(zhuǎn)向架質(zhì)量不大于7900kg，拖車轉(zhuǎn)向架質(zhì)量不大于5900kg； 3） 無搖動臺、無搖枕、無心盤，車體自重及載重全部由空氣彈簧承載， 并設(shè)有能根據(jù)負(fù)載情況對地板高度自動調(diào)整的裝置； 4） 動車轉(zhuǎn)向架牽引電機(jī)為架承式彈性懸掛，每個轉(zhuǎn)向架斜對稱地布置兩臺牽引電機(jī)； 5） 輪對符合 EN13260的規(guī)定； 6） 采用直輻板整體車輪，輻板兩側(cè)裝有制動盤，車輪符合EN13262 的規(guī)定； 7） 車軸符合EN13261 的規(guī)定；8） 輪對采用轉(zhuǎn)臂定位，一系彈簧采用螺旋彈簧與橡膠墊組合， 布置在軸承的側(cè)面以便有更多的空間增大彈簧的靜撓度，保證了轉(zhuǎn)向架在高速下有較高的抗蛇行穩(wěn)定性和乘客的舒

29、適性，減小輪軌之間的磨耗和噪聲污染； 9） 抗側(cè)滾扭力桿布置在車體底架的下方，提高了車輛的抗側(cè)滾性能，簡化了轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，減輕了轉(zhuǎn)向架的簧間質(zhì)量；10） 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板組焊成 形， 采用不需進(jìn)行整體退火的焊接工藝；11) 牽引裝置采用結(jié)構(gòu)非常簡單的無磨耗單拉桿牽引方式。主要技術(shù)參數(shù) 軸式 B0-B0 或2-2 軌距 /mm 1435 軸距/mm 2300 轉(zhuǎn)向架中心距/mm 15700 軸重 /t 14 車輪滾動圓直徑 /mm 840（新輪） ； 770（全磨耗） 輪對內(nèi)側(cè)距/mm 通過最小曲線半徑/m 150（5km/h 時） 牽引點(diǎn)高度/mm 663 齒輪中心距 370

30、 齒輪傳動比 4.964車輪踏面 DIN5573磨耗型踏面 輪盤制動的制動倍率 8.58 初速為120Km/h 時在平直道上的緊急制動距離/m （包括響應(yīng)時間） 自重下空氣彈簧上平面距軌面高 /mm 894 軸頸中心橫向跨距 /mm 2100 軸頸直徑 /mm 130 空氣彈簧中心橫向跨距 /mm 1900 轉(zhuǎn)向架主要運(yùn)動間隙（車體落車后）/mm 一系垂向止擋間隙 37 二系彈簧充氣、放氣狀態(tài)的高度差 25 二系橫向止擋間隙 40（其中彈性間隙25mm） 軸承型號 進(jìn)口圓錐滾子軸承 TBU130限界符合GB146.1-83標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車車輛限界車限-1B、CJJ96-2003地下鐵道限界標(biāo)準(zhǔn)

31、、 “廣州地鐵三號線工程車輛限界”的要求。強(qiáng)度符合UIC515-4 客運(yùn)車輛拖車轉(zhuǎn)向架走行部轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)和UIC615-4動力車轉(zhuǎn)向架和走行部轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度試驗(yàn)的要求。動力學(xué)性能指標(biāo)符合GB5599-85鐵道車輛動力學(xué)，性能評定和試驗(yàn)鑒定規(guī)范 主要動力學(xué)性能指標(biāo)為： 橫向及垂向平穩(wěn)性指標(biāo) 脫軌系數(shù) 輪重減載率 傾覆系數(shù) D 軸重為14t 時輪軸橫向力H/kN 6.2 車鉤緩沖裝置 全自動車鉤自動車鉤由機(jī)械鉤頭、電氣頭、氣路管道和吸能裝置組成能夠?qū)嵤C(jī)械鉤頭，連接列車線的電氣頭和氣路管道的自動連接與分解。自動車鉤位于Tc車的前端（又稱為1位端）和M車2位端。該裝置用于救援聯(lián)掛故障列車實(shí)施聯(lián)

32、掛牽引和在站場機(jī)車聯(lián)掛調(diào)車作業(yè)（通過過渡車鉤）。電氣頭用于連接兩列車的列車線，面對車鉤左面的電氣頭為具有彈簧的動觸點(diǎn)而右面為具有平臺的靜觸點(diǎn)。同時該裝置能方便地把兩車固定連接的單元與其他單元連接和分解。 半永久車鉤由牽引桿、電氣頭、氣路管道和吸能裝置組成，牽引桿，連接列車線的電氣頭和氣路管道均為手動連接與分解。這作業(yè)一般在車輛段進(jìn)行。其使Tc車和M車組成一個固定的單元。B車的半永久車鉤位于后端（又稱為2位端）而C車的半永久車鉤位于前端（又稱為2位端）。位于牽引桿下方的電氣頭用于連接車輛之間的列車線，面對電氣頭的左側(cè)為具有彈簧的動觸點(diǎn)而右側(cè)為具有平臺的靜觸點(diǎn)。我們采用上海地鐵采用的全自動密接式車

33、鉤緩沖裝置結(jié)構(gòu)如圖9：圖9 鉤頭機(jī)械連接部分由殼體、鉤舌、中心軸、鉤鎖連接桿、鉤鎖彈簧、鉤舌定位桿及彈簧、定位桿頂塊及彈簧和解鉤風(fēng)缸組成。殼體的前部，一半為凸錐體，一半為凹錐孔，兩鉤連掛時相鄰車鉤的凸錐體和凹錐孔互相插入；中心軸上固定有鉤舌，鉤舌繞中心軸轉(zhuǎn)動可帶動鉤鎖連接桿動作；鉤舌呈不規(guī)則幾何形狀，設(shè)有供連接時定位和供解鉤時解鉤風(fēng)缸活塞桿作用的凸舌，以及鉤鎖連接桿的定位槽、鉤嘴等，是車鉤實(shí)現(xiàn)動作的關(guān)鍵零件；鉤鎖連接桿在鉤鎖彈簧拉力作用下使車鉤連接可靠；鉤舌定位桿上設(shè)有兩個定位凸緣，是鉤舌定位在待掛或解鉤狀態(tài)；定位桿頂塊可以在連接時頂動鉤舌定位桿實(shí)現(xiàn)兩鉤的閉鎖。該自動車鉤有待掛、閉鎖和解鉤三種

34、狀態(tài)，其作用原理如圖10所示。圖101-殼體；2-鉤舌；3-中心軸；4-鉤鎖連接桿；5-鉤鎖彈簧；6-鉤舌定位桿；7-鉤舌定位桿彈簧；8-定位桿頂塊；9-定位桿頂塊彈簧；10-解鉤風(fēng)缸。（1）待掛狀態(tài)：為車鉤連接前的準(zhǔn)備狀態(tài)。此時鉤舌定位桿被固定在待掛位置，鉤鎖彈簧處于最大拉伸狀態(tài)，鉤鎖連接桿退縮至凸錐體內(nèi)，鉤舌上的鉤嘴對著鉤頭正前方。（2）閉鎖狀態(tài)：相鄰兩鉤的凸錐體伸入對方的凹錐孔并推動定位桿頂塊，定位塊頂塊擺動迫使鉤舌定位桿離開待掛位置，這時鉤鎖彈簧的回復(fù)力使鉤舌作逆時針轉(zhuǎn)動，并帶動鉤鎖連接桿伸進(jìn)相鄰車鉤鉤舌的鉤嘴，完成兩鉤的連接閉鎖。這時兩鉤的鉤鎖連接桿和鉤舌形成平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)

35、車鉤受牽拉時，拉力由兩鉤的鉤鎖連接桿均勻分擔(dān)，使鉤舌始終處于鎖緊狀態(tài)，當(dāng)車鉤受沖擊時，壓力通過兩車鉤殼體凸緣傳遞。（3）解鉤狀態(tài)：司機(jī)操縱按鈕，控制電磁閥使解鉤風(fēng)缸充氣，風(fēng)缸活塞桿推動鉤舌順時針轉(zhuǎn)動，使兩鉤的鉤鎖連接桿脫開對方鉤舌的鉤嘴，同時使鉤鎖連接桿克服鉤鎖彈簧的拉力縮入鉤頭錐體內(nèi)，這時定位桿頂塊控制鉤舌定位桿使鉤舌處于解鉤狀態(tài)。兩鉤分離后，解鉤風(fēng)缸排氣，定位桿頂塊由于彈簧作用復(fù)位，鉤舌回至待掛位，車鉤又恢復(fù)到待掛狀態(tài)。 緩沖器 緩沖器的作用是用來緩和列車在運(yùn)行中由于機(jī)車牽引力的變化或在啟動、制動及調(diào)車作業(yè)使車輛相互碰撞而引起的縱向沖動和震動。緩沖器有耗散車輛之間沖擊和震動的功能，從而減輕

36、對車體結(jié)構(gòu)的作用，提高列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。 緩沖器的作用原理是借助于壓縮彈性元件來緩和沖擊作用力，同時在彈性元件變形過程中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。 考慮到緩沖器工作的可靠性和吸收沖擊振動的能力，選擇彈性膠泥緩沖器。彈性膠泥緩沖器的工作原理為，在充滿彈性膠泥材料的緩沖器體內(nèi)，設(shè)有帶環(huán)形間隙（或節(jié)流孔）的活塞。當(dāng)活塞桿受到?jīng)_擊力時，彈性膠泥材料受壓縮產(chǎn)生阻抗力，并通過環(huán)形間隙（或節(jié)流孔）的節(jié)流作用和膠泥材料的壓縮變形吸收沖擊能量。由于膠泥材料的特性，沖擊力越大，緩沖器的容量也隨之增大。當(dāng)活塞桿上的壓力撤除后，彈性膠泥體積膨脹或利用加設(shè)的復(fù)原彈簧使活塞回到原位。這時膠泥材料通過環(huán)形間隙流回原位。這

37、種緩沖器的力-位移特性曲線呈凸形，與一般摩擦式緩沖器相比，在相同的阻抗力和行程條下，它的容量要大得多。6.3 制動裝置 制動系統(tǒng)設(shè)計原則地鐵列車制動系統(tǒng)的設(shè)計原則:(1)采用模擬式制動系統(tǒng)。(2)采用動力制動和空氣制動,2種制動方式可混合使用。動力制動包括再生制動和電阻制動,并以再生制動為主。空氣制動采用踏面制動或輪盤制動。(3)優(yōu)先采用動力制動。制動時優(yōu)先等級依次為再生制動、電阻制動、空氣制動。(4)當(dāng)動力制動力無法滿足制動力要求時,由空氣制動力補(bǔ)足。2種制動形式轉(zhuǎn)換平滑,轉(zhuǎn)換過程所需制動力大小不受影響。(5)能夠根據(jù)沖動限制和車輛載荷自動調(diào)整制動力。(6)制動方式包括常用制動、快速制動、緊

38、急制動和彈簧停放制動。(7)緊急制動只使用空氣制動。(8)適應(yīng)列車自動駕駛控制。自動駕駛控制的優(yōu)先等級高于司機(jī)控制器。(9)防滑控制包括動力制動防滑和空氣制動防滑。(10)具有自檢和故障顯示功能。故障處理措施完善,以保證安全。 高速地鐵車輛（寬車體）采用EP2002 制動控制系統(tǒng)采用串行傳輸指令,在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了EP2002制動控制系統(tǒng)與國產(chǎn)牽引控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的配合, 而且實(shí)現(xiàn)了空氣制動力的整車平均分配。EP2002制動控制系統(tǒng)主要由EP2002 閥、 制動輔助控制單元以及其他輔助控制部件組成。該系統(tǒng)部件集成化程度高, 節(jié)省了安裝空間, 同時也便于安裝、 維護(hù)和保養(yǎng)。隨著計算機(jī)運(yùn)算速度

39、的提高、 列車信息管理裝置的發(fā)展和壓力傳感器精度的提高, 制動控制裝置中 ON/OFF 電磁閥可以由電流控制型EP 閥代替, 從而大大減少制動控制裝置的體積和重量。EP2002 閥就是新技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物。從功能上來講, EP2002 閥集成了傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)的制動電子控制單元BECU 和制動控制單元BCU的功能。根據(jù)功能的不同, EP2002 閥可以分為智能閥、 RIO閥和網(wǎng)關(guān)閥3 種。每個EP2002 閥都集成了多個壓力測試接口, 可以方便地測量總風(fēng)壓力、 制動缸壓力、 空氣彈簧壓力以及停放制動壓力等各種控制壓力。制動輔助控制單元主要由截斷塞門、 減壓閥、 電磁閥等組成(如圖 1 所示)。上述

40、裝置集成在一個鋁合金板上, 既節(jié)省了安裝空間, 同時也便于安裝、使用和維護(hù)。防滑器的控制 地鐵列車制動頻繁,制動減速度大,所以防滑控制非常重要。地鐵列車采用動力制動和空氣制動。一般情況下,地鐵列車以動力制動為主,動力制動的防滑控制不可缺少,所以對于動力制動和空氣制動均應(yīng)進(jìn)行防滑控制。引進(jìn)地鐵列車的動力制動防滑作用同時對動車的4個輪對進(jìn)行集中控制,而空氣制動防滑作用可對每個輪對進(jìn)行獨(dú)立控制,空氣制動防滑原理與我國提速、準(zhǔn)高速車輛防滑器基本相同,根據(jù)速度差、減速度的變化進(jìn)行防滑控制。 通常,動車在常用制動時,當(dāng)載荷不超過規(guī)定的滿載載荷,只使用動力制動,所以防滑作用由TCU控制,如果TCU判斷為滑行

41、,則減小動力制動力,并將信號傳至拖車,減小的動力制動力由拖車的空氣制動補(bǔ)充。如果滑行較小,只有TCU的防滑控制,列車總制動力不減少;如果滑行嚴(yán)重,當(dāng)實(shí)際的動力制動力下降過大,則有可能使拖車的BECU產(chǎn)生防滑作用,即空氣制動力有可能減小,這樣列車總制動力會減少。當(dāng)載荷超過規(guī)定的滿載載荷時,動力制動與空氣制動同時作用,如果動車出現(xiàn)滑行,則該車上BECU首先產(chǎn)生防滑作用,此時,首先減少空氣制動力,如果在防滑控制過程中空氣制動力降至零時仍滑行,則再由TCU控制,減少動力制動力,同時將信號傳至拖車,增加拖車的空氣制動力。如果滑行較小,列車總制動力不減少;如果滑行嚴(yán)重,當(dāng)實(shí)際的動力制動力下降過大,則有可能

42、使拖車的BE-CU產(chǎn)生防滑作用,列車總制動力會減少。常用制動減速至停車制動時,轉(zhuǎn)換成空氣制動,由各車的BECU進(jìn)行防滑控制。 對于拖車而言,只有空氣制動,所以防滑作用只由BECU控制。在緊急制動時,無論動車還是拖車,都只有空氣制動的防滑控制?？焖僦苿訒r,如果有動力制動,則防滑控制與常用制動時相同;如果只有空氣制動,則防滑控制與緊急制動相同。一旦停止滑行,TCU和BECU則停止防滑控制,各車根據(jù)當(dāng)前制動指令值、載荷狀態(tài)和網(wǎng)壓,恢復(fù)制動力。列車制動特性。干燥、清潔的平直軌道上，列車在超員載荷、額定網(wǎng)壓以及車輪半磨耗狀態(tài)下的制動特性曲線如圖所示。在任何載荷及清潔干燥平直的軌道條件下，可以達(dá)到下列制動

43、要求：平均全常用制動減速度（1000 km/h包括響應(yīng)時間）為1.0 m/s2，平均快速制動減速度（1000 km/包括響應(yīng)時間）為1.3 m/s2，平均緊急制動減速度（1000 km/h包括響應(yīng)時間）為1.3 m/s2。圖11文中設(shè)計的地鐵為四動兩拖組成形式，具體參數(shù)如下：最高運(yùn)行速度 100km/h常用制動減速度 1.0m/s2常用制動沖擊率小于 0.75m/s3緊急制動減速度 1.2m/s2 每輛拖車自重AW0 33t每輛動車自重AW0 36t供電 DC1550V采用三相異步交流電機(jī)牽引，VVVF主電路控制技術(shù)載荷設(shè)計：AW1工況拖車動車均為42名乘客，60kg/人；AW2工況除坐客外，

44、站客6人/m2； AW3工況為超員情況，站客為9人/m2;表8載荷工況T拖車M動車全列定員全列重量AW033t，0人36t，0人0人210tAW135.52t，坐42人38.52t，坐42人252人225.12tAW246.2t，坐42人，站178人49.2t，坐42人，站178人1320人289.2tAW351.54t，坐46人，站267人54.54t，坐46人，站267人1854人321.24t忽略掉空氣阻力和隧道阻力，按照平直道來考慮，車組所需制動力BB=Ma式中 a平均減速度 M制動總負(fù)荷即M=M分（列車總的質(zhì)量負(fù)載）+R（列車全部轉(zhuǎn)動慣量負(fù)載）每輛動車的轉(zhuǎn)動慣量負(fù)載：每輛拖車的轉(zhuǎn)動慣

45、量負(fù)載：所以在不同質(zhì)量負(fù)載工況下，每輛車動車拖車的制動總負(fù)荷見表9 表9 單位：kg負(fù)載工況T拖車M動車AW03498041040AW24818054240AW35352059580那么在常用制動減速度為1m/s2的時候，每輛車所需制動力為：每輛拖車：Bw1=37500×1=37500（N）Bw2=48180×1=48180（N）Bw3=53520×1=53520（N）每輛動車：Bw0=41040×1=41040（N）Bw1=43560×1=43560（N）Bw2=54240×1=54240（N）Bw3=59

46、580×1=59580(N)在緊急制動減速度1.3m/s2時，每輛車所需制動力為：每輛拖車：Bw0=34980×1.2=41976(N)Bw1=37500×1.2=45000N）Bw2=48180×1.2=57816（N）Bw3=53520×1.2=64224（N）每輛動車：Bw0=41040×1.2=49248（N）Bw1=43560×1.2=52272（N）Bw2=54240×1.2=65088N）Bw3=59580×1.2=71496(N)每個車輪所需負(fù)擔(dān)的制動力為每車的1/8，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用840

47、mm輪徑，行車最高速度為80km/h，基礎(chǔ)制動系統(tǒng)按單側(cè)踏面制動設(shè)計。設(shè)所采用的高磷合成閘瓦平均摩擦系數(shù)則每個車輪上制動力為所以在各種載荷情況下，每個車輪所需要的閘瓦壓力見表6-3所示 表10 每個車輪所需閘瓦壓力 單位N載荷工況常用制動緊急制動拖車每輪動車每輪拖車每輪動車每輪AW017490205202098824624AW118750217802250026136AW224090271202890832544AW326760297903211235748踏面制動單元為7英寸缸，制動倍率為3.7，傳動效率為95%，活塞推出平均阻力為1200N，那么此時制動單元缸空氣壓力P為其中F的最大值為3

48、5748N，帶入上式得P的最大值為：P=40.98N/cm2=409.8kPa每個7英寸缸所需壓力為表6-4所示表11 每個7英寸缸所需空氣壓力P載荷工況常用制動緊急制動拖車每輪每缸kPa動車每輪每缸kPa拖車每輪每缸kPa動車每輪每缸kPaAW0204.6240.1245.6288.1AW1220.8256.2264.9307.5AW2274.1309.6329.0371.5AW3325.0360.5390.0432.6可見，空氣制動時能夠滿足緊急制動1.2m/s2的要求，設(shè)計滿足要求。制動距離的計算： ，v=80km/h a=1.2 m/s緊急制動距離： s= 209.1m<1100m 符合鐵路技術(shù)管